Міністерство освіти і науки України Вінницький національний технічний університет Інститут автоматики, електроніки та комп’ютерних систем управління Кафедра фізики Лабораторна робота № 2 – 6 «Вимірювання електричних опорів і вивчення залежності опору металу від температури»  Мета роботи: навчитись вимірювати опори провідників з допомогою місткових схем; вивчити залежність опору металів від температури. Прилади та матеріали: набір вимірюваних резисторів ; магазин еталонних резисторів; джерело постійного струму; універсальний міст типу МВУ-49; термостат і термометр; з’єднувальні провідники. Теоретичні відомості Електричним струмом називається направлений рух електричних зарядів. Цьому рухові перешкоджає електричний опір провідників. Розглянемо класичну електронну теорію металів, яка, не дивлячись на деякі недоліки, якісно на хорошому рівні дає пояснення основних законів електричного струму. У класичній електронній теорії металів припускається, що рух електронів описується законами класичної механіки Ньютона. Електрони створюють ідеальний (електронний) газ, що знаходиться в хаотичному тепловому русі і характеризується середньою довжиною вільного пробігу ( і середнім часом вільного пробігу ( . Електрони обмінюються енергією і імпульсом з іонами кристалічної гратки, дякуючи чому електронний газ знаходиться в термодинамічній рівновазі з граткою. Визначимо густину струму j, яка виникає в металі під дією електричного поля з напруженістю E . Електрони, здійснюючи тепловий хаотичний рух, в той же час під дією електричного поля рухаються проти нього. Направлений рух електронів в електричному полі називається дрейфом. Електричне поле прискорює електрони і величина цього прискорення у відповідності з другим законом Ньютона буде пропорційною діючій силі:
тому в кінці вільного пробігу його швидкість буде дорівнювати

Так як електрони між ударами рухаються рівноприскорено, то середнє значення дрейфової швидкості становитиме половину максимальної:
Якщо концентрація електронів дорівнює n, то за одиницю часу через одиничний переріз пройде заряд, який буде знаходитись в об’ємі паралелепіпеда з одиничним перерізом і довжиною
др:
Густина струму пропорційна напруженості поля E, а це і є закон Ома в диференційній формі:
(1) де ( – питома електропровідність середовища;
. (( – питомий опір середовища). Для визначення питомого опору використаєм формулу
яка показує, що питомий опір тим менший, чим більша концентрація електронів провідності і чим більший час вільного пробігу ( . Це пояснюється тим, що чим більше (, тим меншу перешкоду мають процеси розсіювання для напрямленого руху електронів. Питомий електричний опір чисельно дорівнює опору R, виготовленого із даної речовини прямолінійного провідника з постійною по довжині пло-щею перерізу S, рівною одиниці, і довжиною l, рівною одиниці:
Розмірність R визначається за законом Ома:
Одиниця питомого опору речовини:
Для більшості металів при температурах, близьких до Рис. 1 кімнатної, питомий опір змінюється пропорційно абсолютній температурі Т:
. (2) При низьких температурах спостерігається відхід від цієї закономірності (рис, 1), пояснення якої дається квантовою механікою. У більшості випадків залежність ( від T дається графіком 1. Величина залишкового опору (ЗАЛ в великій мірі залежить від чистоти матеріалу і залишкових механічних напружень в зразку. Тому після відпалювання (ЗАЛ значно зменшується. У абсолютно чистого металу з ідеально правильною кристалічною граткою при абсолютному нулі (=0. Із формули (2) слідує, що температурний коефіцієнт опору :
(3) Він вказує на відносний приріст питомого опору при збільшенні температури на один градус. Вимірювання опору резисторів має широке практичне значення. У залежності від призначення резисторів електричні опори у них можна розділити на три групи: малі -до 1 Ом (опори амперметрів, шунтів, обмоток трансформаторів і т.п.), середні...